(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の各層を成す薄膜等を蒸着により成膜する際に、面内膜厚分布を均一にし、蒸着速度を安定させ、異常蒸着を起こりにくくした蒸着による製造方法、そして、その方法による質のよい有機ＥＬ表示装置、その表示装置を用いた電子機器、そしてこの方法を実現するための製造装置を提供する。【解決手段】蒸着により有機電界発光素子となる薄膜を形成する有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、同一の蒸着材料が収容されたルツボ２を蒸着装置の真空容器１内の２個所以上に配置し、各ルツボ２からの蒸着材料を基板５に蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着により有機電界発光素子となる薄膜を形成する有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
同一の蒸着材料が収容された蒸着源を蒸着装置の容器内の２個所以上に配置し、前記各蒸着源からの前記蒸着材料を基板に蒸着させることを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項２】
蒸着により有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造する方法において、
同一の蒸着材料が収容された蒸着源を蒸着装置の容器内の２個所以上に配置し、さらに、他の蒸着材料が収容された蒸着源を蒸着装置内の少なくとも１個所に配置して、前記各蒸着源からの前記蒸着材料を基板に共蒸着させることを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
前記基板を静止させて蒸着することを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
長方形の前記基板のある一辺と平行に、前記容器の底面上の位置に前記蒸着源をそれぞれ配置することを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
前記容器の底面上の中心位置から点対称の位置に、偶数の前記蒸着源をそれぞれ配置することを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
前記基板が成す面と垂直に前記基板の中心を通る垂線が前記容器の底面を通る点を中心とし、前記蒸着源の数が頂点の数となる正多角形の各頂点となる前記容器の底面上の位置に前記各蒸着源を配置することを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
温度変化に対する蒸着速度変化の割合が１０−３（（ｎｍ／ｓ）／℃）オーダとなる蒸着速度で前記各蒸着源を蒸着させることを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法により製造されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置の有機電界発光素子を構成する薄膜を蒸着で形成する有機エレクトロルミネッセンス表示装置製造装置において、
内部が真空状態である真空容器と、
該真空容器内部底面の２個所以上に配置され、前記蒸着材料を蒸発させる複数の蒸着源と、
前記真空容器内上部において前記表示装置を構成する基板を保持する保持部材と
を少なくとも備えることを特徴とした有機エレクトロルミネッセンス表示装置製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に有機エレクトロルミネッセンス（有機電界発光。以下、有機ＥＬという）表示装置の表示部分（パネル）に構成される有機ＥＬ素子の正孔輸送層、発光層等を成膜するときに使用される蒸着方法を用いた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法、有機ＥＬ表示装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ表示装置の製造は、従来、有機ＥＬ素子となる蒸着材料を抵抗加熱式真空蒸着装置にて、基板に蒸着することで薄膜を形成し、その表示部分（パネル）を作製していた。装置の真空容器内の底部に蒸着材料を収容する蒸着用ルツボ（以下、単にルツボという）を配置する。真空容器内上部には、蒸着により有機ＥＬの薄膜が形成される基板がルツボと向き合って設けられており、基板とルツボとの間には、基板の所定位置だけに蒸着材料が蒸着されるようにマスクが設けられている。ここで、基板直下にルツボを設けると、蒸着材料がルツボ直上部分に蒸着され、この部分の膜が厚くなるため、ルツボは真空容器内の底部の基板直下でない部分に配置される。そして、その配置による蒸着の偏りを防止し、基板の面内膜厚分布を良くし、膜厚の均一性を確保するため、蒸着時に基板を回転させる回転機構（以下、回転部という）が設置されている。そして、蒸着はルツボを加熱し、蒸着材料を蒸発させて行うが、ルツボの加熱温度を上げることにより蒸着速度を上げて生産性（量産性）の確保も図っている。
【０００３】
また、特にフルカラーの有機ＥＬ表示装置の製造する場合、ＲＧＢそれぞれの有機ＥＬ素子を形成するためにドーピングと呼ばれる共蒸着法を用いて色度及び輝度の最適化を図っている。これは発光層の主要な蒸着材料となるホスト材料中に、ある割合で発光中心のゲスト材料（ドーパント）を混入する方法である。ゲスト材料は、蛍光量子収率の高い発光中心色素を濃度消光（ある濃度以上にゲスト材料を混入すると、エネルギー伝達が生じ、強度が低くなる現象）の起こらない濃度で混入して使用するため、厳密な蒸着速度比で混入する必要がある。
【０００４】
【非特許文献１】
「真空蒸着」、ジークフリート・シラー、ウルリッヒ・ハイジッヒ  著、日本真空技術株式会社  訳、発売元  アグネ技術センター、１９７７年５月１０日発行、１２６〜１２９ページ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
生産性向上のために蒸着速度を上げて蒸着を行っているが、温度−蒸着速度特性において温度変化に対して蒸着速度変化が急峻な部分での蒸着を行うため、一定の蒸着速度に保つための温度制御が困難であり、それによって有機ＥＬ表示装置の膜厚ばらつきに起因する性能ばらつきが発生するという問題が生じていた。また、蒸着速度（加熱温度）を上げれば、細かな蒸着粒子だけでなく、大きな蒸着粒子が突沸のように飛び出して蒸着してしまう異常蒸着が多発し、これが画素欠陥を生じさせ、著しく歩留まりを下げるという問題もあった。
【０００６】
さらに、従来の有機ＥＬ表示装置の製造方法では蒸着膜厚の均一性を確保するために基板を回転させているが、そのための回転部を設けるため、非常に大きな真空容器を必要とし、製造装置の価格も高くなるという問題があった。
【０００７】
また、ドーピングの管理についても、複数の蒸着材料の混合比は厳密な蒸着速度比により管理されないと、期待される色度や輝度が得られないという問題も抱えている。
【０００８】
本発明は、有機ＥＬ素子の各層を成す薄膜等を蒸着により成膜する際に、面内膜厚分布を均一にし、蒸着速度を安定させ、異常蒸着を起こりにくくする製造方法を提供し、これにより質のよい有機ＥＬ表示装置、その表示装置を用いた電子機器、そしてこの方法を実現するための製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、同一の蒸着材料が収容された蒸着源を蒸着装置内の２個所以上に配置し、前記各蒸着源からの前記蒸着材料を基板に蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することを特徴とする。特に、蒸着源を２個所以上に配置し、保持部材により上部に保持された基板を静止させて蒸着するため、成膜膜厚の面内均一を確保しつつも回転機構を設けずにすむ。そのため、真空容器を小型・簡素化した有機エレクトロルミネッセンス表示装置製造装置を得ることができる。蒸着源は、基板のある辺に平行になるように、容器の底面に直線に並べたり、容器底面（基板）の中心から等距離になるように点対称の位置に並べたり、多角形の頂点の位置に配置する等の工夫をすることにより、面内の膜厚を均一が確保できるようにする。
【００１０】
さらに、温度変化に対する蒸着速度変化の割合が１０−３（（ｎｍ／ｓ）／℃）オーダ（蒸着速度を一定に制御できる温度領域）を用いて、蒸着速度を一定に制御しつつ、各蒸着源から蒸着材料を蒸着させ、また、他の蒸着材料が収容された蒸着源を蒸着装置内の少なくとも１個所に配置して共蒸着を行うことにより、異常蒸着を防げ、温度変動による蒸着速度の影響が少ない部分で蒸着ができるので、蒸着速度が安定し、ドーピングの混合比も安定させることができ、欠陥のない有機電界発光素子を安定して製造できる。
【００１１】
以上の手段を用いることにより発光素子特性の優れた有機エレクトロルミネッセンス表示装置を安定して製造でき、得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法を具体化して実現するための製造装置を表す図である。本実施の形態では、蒸着装置である真空容器１内の底部に、蒸着材料を収容する蒸着源のルツボ２がａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの５個所に配置する（以下、各ルツボを特定する場合には、ルツボ２ａ、２ｂ、…、２ｅという）。ここで本実施の形態ではルツボ２ａ、２ｂ、…、２ｅは直線状に並んでいるものとする。各ルツボ２にはそれぞれセルシャッター４が備えられており、それぞれ適宜開閉可能となっている。各ルツボ２周辺にルツボ２を加熱するためのヒーター３を設置する。真空容器１内上部には、有機ＥＬの薄膜が形成される被蒸着対象の基板５と基板５にパターニングするためのマスク６とが保持部７に保持され、ルツボ２と向き合って設けられている。ここで、保持部７には従来のような回転部は設けていない。また、基板５には電極の配設等の処理が施され、蒸着による有機ＥＬの薄膜（層）を形成する前に形成しておくべき層が形成されているものとする。マスク６（基板５）とルツボ２との間には蒸着時に開けるメインシャッター８を設ける。また、水晶振動子による膜厚モニター９をルツボ２と基板５の中間に配置する。これは水晶振動子の周波数シフトをモニターすることにより蒸着レート（蒸着速度）及び膜厚を管理するためのものである。
【００１３】
図２は、本発明の蒸着装置にてＡｌｑ３  （トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム）を成膜したときの膜厚分布を表す図である。横軸は図１のルツボ２の位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを表し、縦軸は成膜膜厚（ｎｍ）を表す。点線Ａはｃの位置のルツボ２ｃのみを使用して成膜した膜厚の分布を表し、実線Ｂはルツボ２ａ、２ｃ及び２ｅを使用して成膜した膜厚の分布を表している。図２より、回転部がなくても面内膜厚分布が均一で非常に良くなっていることがわかる。したがって、真空容器１の小型化又は同一寸法であれば蒸着できる基板５を大型化することが容易にできる。
【００１４】
図３は、Ａｌｑ３  の温度−蒸着速度特性を表す図である。図３において、（１）の部分は１つのルツボ２用いて従来と同様の生産性を得ようとする場合に使用される温度領域である。この温度領域では、温度変化に対する蒸着速度の変化が大きい（約１０−２（（ｎｍ／ｓ）／℃）オーダ（約０．０７）での傾き）。この領域でも蒸着速度を一定にできるような温度制御ができればよいが、現在の技術では、蒸着速度を一定にするための厳密な温度制御が困難であることがわかる。そのため厳密な蒸着速度比が求められるドーピングの管理も困難となり、有機ＥＬ表示装置の安定した生産が容易ではなくなる。また、（１）の温度領域では大きな蒸着粒子が突沸のように飛び出す異常蒸着が起こりやすい。これにより画素欠陥等の不具合を生じさせる。
【００１５】
これに対し、（２）の部分は２個所以上のルツボ２を用いて従来のような生産性を得ようとする場合に使用される温度領域（Ａｌｑ３  においては、約２７０℃〜約２９０℃）である。この範囲の温度領域は、温度変化に対する蒸着速度の変化が小さい（約１０−３（（ｎｍ／ｓ）／℃）オーダ（約０．００３）での傾きであるため、（１）の部分と比べて１桁異なる）。そのため、蒸着速度を一定にするための温度制御が容易である。したがって、異常蒸着を防ぎつつ、全体として従来と同様又はそれ以上の蒸着速度を確保でき、生産性を確保することができる。
【００１６】
以上の説明はＡｌｑ３  に限らずすべての有機化合物の材料に共通しており、他の有機化合物の蒸着材料を本発明の蒸着装置で使用しても、同様の効果が得られることは確認済みである。
【００１７】
以上のように第１の実施の形態によれば、同一の蒸着材料が収容されたルツボ２ａ〜２ｅを製造装置内の真空容器１の底面の５個所に直線状に配置し、蒸着材料を基板５に蒸着させて有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造するようにしたので、回転部を設けなくても基板５の面内膜厚分布を確保することができる。そのため、製造装置の真空容器１を小型・簡素化することができる。また、温度変化に対する蒸着速度変化の割合が低い、１０−３（（ｎｍ／ｓ）／℃）オーダとなる蒸着速度で各蒸着源を蒸着させるようにしたので、異常蒸着を防ぎつつ、従来と同様又はそれ以上の生産性を確保することができる。また、画素欠陥等を少なくすることができるので、品質が高く、生産効率もよく、欠陥がない有機ＥＬ表示装置を安定して製造できる。
【００１８】
実施形態２．
図４は本発明の方法で作製した有機ＥＬパネルの構造の概略を表す図である。次にこのパネル作製の実施手順例について説明する。ここでは、ＰａｓｓｉｖｅＭａｔｒｉｘ（パッシブマトリクス）方式の有機ＥＬパネルを作製することにする。まず、０．７ｍｍのガラス基板５に陽極１１としてＩＴＯ（インジウム酸化錫）をスパッタ法を用いて１００ｎｍ成膜した後、Ｏ２  プラズマ照射を行って仕事関数の調整を行った。これに続く以下の各層の成膜は第１の実施の形態で説明した蒸着装置による蒸着法により行った。陽極１１からの正孔を効率よく注入し、発光層１４に輸送するための正孔注入層１２としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を８ｎｍ、続いて正孔輸送層１３としてＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）５０ｎｍを成膜した。発光層１４は高精細マスクを用いてドーピング（共蒸着）し、赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する発光層１４で塗り分けを行い、薄膜形成した。図４では、赤色、緑色、青色の順番で発光層１４を形成しているが、順番は特に限定しない。
【００１９】
赤色の発光層１４Ｒとしては、ホスト材料として３０ｎｍのＡｌｑ３  を用い、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  （登録商標）社製ＲＤ１（物質名：ＤＣＪＴＢ）とＹＤ１（物質名：ルブレン）をそれぞれ０．７％、５．０％の蒸着速度比の割合でドーピングした。緑色の発光層１４Ｇはホスト材料として３０ｎｍのＡｌｑ３  を用い、ゲスト材料としてＥａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  （登録商標）社製ＧＤ１（物質名：クマリン５４５Ｔ）を１．０％の蒸着速度比の割合でドーピングした。また、青色の発光層１４Ｂにおいては、ホスト材料として２０ｎｍのＥａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  （登録商標）社製ＢＨ２（物質名：ＴＢＡＤＮ）を用い、ゲスト材料としてＥａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋ  （登録商標）社製ＢＤ２（物質名：ＴＢＰ）を０．５％の蒸着速度比の割合でドーピングした。
【００２０】
ここで、ホスト材料とゲスト材料（ドーパント）の蒸着速度比を１：０．０１にしようとした場合に、従来技術と同様の方法によって成膜した場合には蒸着速度比は１：０．００７〜０．０１３と不安定であったが、第１の実施の形態で説明したような図１の装置を用い、図２の（２）の温度領域において温度制御を行いながら成膜することにより１：０．００９〜０．０１１と安定した。したがって、厳密な速度比が要求されるドーピングの管理も安定して行える。
【００２１】
続いて陰極１７からの電子を効率よく注入し、発光層１４に輸送するための電子輸送層１５としてＡｌｑ３  ３０ｎｍを、電子注入層１６にはＬｉＦ１ｎｍをＲＧＢ各発光層の上に成膜した。また陰極１７としてアルミニウム（Ａｌ）を１５０ｎｍ成膜した。
【００２２】
ここでは、正孔注入層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５及び電子注入層１６の各層を成膜したが、場合によっては、注入層と輸送層とを１つの層で成膜する等、様々な層の形態においても、本製造装置を用いることができる。また、例えば陰極１７をガラス基板５に形成した場合には、それぞれの層は、逆の順序で蒸着が行われ、成膜される。
【００２３】
その後、窒素雰囲気中で、凹部を有するカバーガラス１８を接着剤１９で固定し、缶封止を行った。カバーガラス１８内部には、乾燥剤２０を設け、有機ＥＬ素子に対し、水分等の影響が及ばないようにしている。ここで１画素のサイズは１９８μｍ角であり、ＲＧＢそれぞれは６２μｍとする。また、例えばカバーガラス１８外部に各画素の発光（電力供給）を制御する、回路等を設け、有機ＥＬ表示装置を完成させる。
【００２４】
上述したように、第１の実施の形態で説明した図１の装置を用い、図２の（２）の温度領域におけるある蒸着速度でＰａｓｓｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ（パッシブマトリクス）方式の有機ＥＬ表示装置（パネル）への成膜を行った場合、従来技術によって成膜を行った場合は欠陥数が４０個所／パネルであったが、５個所／パネルへ改善がみられた。また、色度においても、１０枚のパネルを試作した時のばらつきは、±３σ（σは標準偏差）で表示すると、表１のようにばらつきが小さくなっており、改善がみられた。ここではパッシブマトリクス方式の表示装置を作成したが、もちろん、本製造方法でＡｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ（アクティブマトリクス）方式の有機ＥＬ表示装置（パネル）を製造することもできる。またその効果もパッシブマトリクス方式のものと変わらない。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
実施形態３．
図５は本発明の第３の実施の形態に係る真空容器１とルツボ２との位置関係を表す図である。図５においては８箇所にルツボ２を配置している。上述した第１の実施の形態ではルツボ２を一列に並べて配置していた。この配置でも従来に比べて十分な面内膜厚分布を確保することができるが、本実施の形態では、さらに基板５（蒸着容器１）の中心を中心とする正八角形の各頂点の位置に各ルツボ２を配置する。ここでは、基板５の面が蒸着容器１の底面と平行であり、装置の上面から見た場合に基板５の中心が蒸着容器１の中心と一致することを前提としている。
【００２７】
図５のように、基板５の中心から等距離で正多角形の頂点の位置となるように各ルツボ２を配置すれば、蒸着材料が基板５に均一に蒸着するので面内膜厚分布をよくすることができる。また、基板５の形状に合わせて配置したりすることもできる。
【００２８】
実施形態４．
図６は本発明の第４の実施の形態に係る電子機器を表す図である。図６（ａ）は携帯電話の表示パネルとして上述の実施の形態で説明した方法で製造した有機ＥＬ表示装置を用いた場合であり、図６（ｂ）はデジタルカメラの表示パネルとして、上述の実施の形態で説明した方法で製造した有機ＥＬ表示装置を用いた場合である。この他に、ゲーム機器やコンピュータのディスプレイにおいても上述の実施の形態で説明した方法で製造した有機ＥＬ表示装置を用いることができる。
【００２９】
実施形態５．
上述の実施の形態では、有機ＥＬ素子となる蒸着材料を蒸着し、有機ＥＬ表示装置を製造する方法について説明した。上述の実施の形態で説明した蒸着方法については、有機ＥＬ素子となる蒸着材料に限らず、無機物（金属等）等を蒸着する場合にも有効である。また、それにより有機材料以外の表示装置を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る有機ＥＬ製造装置を示す図である。
【図２】本発明の蒸着装置で蒸着した場合の膜厚分布を示した図である。
【図３】Ａｌｑ３  の温度―蒸着速度特性を示す図である。
【図４】有機ＥＬパネルの構造を示す図である。
【図５】真空容器１とルツボ２との位置関係を表す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１  真空容器、２  蒸着用ルツボ、３  ヒーター、４  セルシャッター、５  基板、６  マスク、７  保持部、８  メインシャッター、９  膜厚モニター、１１  陽極、１２  正孔注入層、１３  正孔輸送層、１４、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ  発光層、１５  電子輸送層、１６  電子注入層、１７  陰極、１８  カバーガラス、１９  接着剤、２０  乾燥剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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